Mesurer la vitesse d’écoulement par advection de la chaleur
Pour le cours « Meten aan water » (TU Delft), nous avons fait un dispositif pour mesurer la vitesse d’écoulement par advection d’eau chaude. Dans cet article, nous décrivons comment nous avons fait l’appareil et comment l’arduino est utilisé pour mesurer la vitesse d’écoulement. La mesure repose sur l’hypothèse que le pic de température de l’eau chaude advection se rendra à la même vitesse que l’eau.
Comment construire l’appareil ?
Pour rendre cet instrument dont vous avez besoin un arduino (nous avons utilisé : UNO), deux capteurs de température (TMP 36), une maquette de l’arduino, quelques fils et (en option) un écran LCD. La première étape consiste à prendre votre température capteurs étanche, que vous devez vous assurer que la « tête » du capteur sera toujours en contact avec l’eau. Puis construire quelque chose pour maintenir les deux capteurs de température en place, sur la même profondeur et l’emplacement même dans l’eau. Nous avons utilisé un morceau de bois avec deux trous dedans. La profondeur pour les capteurs de température est de 6 cm sous la surface de l’eau. La distance entre les capteurs de température est de 10 cm dans le sens du flux.
L’étape suivante consiste à raccorder les sondes de température avec votre arduino, les + et - sont associés à 5V et GND le port de l’arduino et les troisième fils de (mesure) de deux capteurs sont raccordés au A0 et A1, A0 est pour le capteur en amont et A1 pour le capteur en aval.
Le code
Le code est basé sur des exemples de Arduino > 01.Intro basics > ReadAnalogVoltage.
Le code, vous devez exécuter est écrit ci-dessous cet article, il peut être utilisé avec ou sans l’écran LCD. Si vous n’utilisez pas l’écran LCD vous pouvez lire les mesures dans le moniteur de la série du programme arduino.
Le code prend les moyennes des cinq mesures pour les deux capteurs et puis les tester si la moyenne est la moyenne la plus élevée jusqu’ici, si cela est vrai, il souvient de l’époque. Le code fait cela pour les deux capteurs et ensuite, il calcule la différence de temps (t2 - t1). Avec la distance connue entre les capteurs et la différence de temps, la vitesse d’écoulement est calculée.
La mesure
Lorsque vous avez générez l’appareil et téléchargé le code, vous pouvez commencer à mesurer. Vous pouvez utiliser un chauffe-eau pour la vague de chaleur. Les prochaines étapes doivent être faites pour chaque mesure :
1. Appuyez sur le bouton de réinitialisation sur votre arduino ;
2. mettre un montant forfaitaire de l’eau chaude dans le flux (en amont) vous voulez mesurer ;
3. l’arduino retourne la vitesse d’écoulement lors de la canicule toute a piloté par.
La quantité d’eau, que nous avons appliqué était de 25 ml, et la distance en amont de la première sonde de température a été de 0,75 mètre (cela a fonctionné pour nous, mais pour des flux, il peut être différent, alors essayez différentes distances et une quantité d’eau).
Date : 26/11/2014
auteurs :
Ludo Schuurman
Daan Houtzager
Le code de l’arduino :
/*
Nous avons utilisé : ReadAnalogVoltage, puis nous a écrit un nouveau code pour mesurer la vitesse d’écoulement par advection de la chaleur.
*/
#include < LiquidCrystal.h > / * ici ces variables sont définies * /
Innovente lcd(12,11,5,4,3,2) ;
flotteur dt = 0 ; / * dt est comprise entre le t2 t1 fr * /
flotteur mesure = 0 ; / * mesure = Vitesse d’écoulement (u) * /
flotteur ONU = 0 ; / * des Nations Unies sont la nouvelle vitesse de débit * /
flotteur mn2 = 0 ; / * mn est le nouveau moyen pour capteur 2 * /
flotteur u = 0 ; / * u est la vitesse de débit * /
float mean_new = 0 ; / * mean_new est le nouveau moyen pour capteur 1 * /
flotteur t1 = 0 ; / * t1 est le temps de la plus haute moyenne du capteur 1 * /
flotteur t2 = 0 ; / * t2 est le temps de la plus haute moyenne du capteur 2 * /
void setup() {}
Serial.Begin(9600) ;
LCD.Begin (16, 2) ;
LCD.Print ("snelheid [m/s]") ;
}
void loop() {}
int sensorValue1 = analogRead(A0) ; / * ici, le code lit l’entrée de capteur * /
flotteur v1 = sensorValue1 * (5.0 / 1023.0) ; / * ici le capteur d’entrée est converti en tension * /
Delay(50) ; / * le délai est nécessaire pour convertir A0 A1 * /
sv1 int = analogRead(A1) ; / * 5 mesures sont effectuées comme indiqué ci-dessus pour chaque capteur * /
flotteur v21 = sv1 * (5.0 / 1023.0) ;
Delay(50) ;
int sensorValue12 = analogRead(A0) ;
flotteur v2 = sensorValue12 * (5.0 / 1023.0) ;
Delay(50) ;
sv2 int = analogRead(A1) ;
flotteur v22 = sv2 * (5.0 / 1023.0) ;
Delay(50) ;
int sensorValue13 = analogRead(A0) ;
flotteur v3 = sensorValue13 * (5.0 / 1023.0) ;
Delay(50) ;
sv3 int = analogRead(A1) ;
flotteur v23 = sv3 * (5.0 / 1023.0) ;
Delay(50) ;
int sensorValue14 = analogRead(A0) ;
flotteur v4 = sensorValue14 * (5.0 / 1023.0) ;
Delay(50) ;
sv4 int = analogRead(A1) ;
flotteur v24 = sv4 * (5.0 / 1023.0) ;
Delay(50) ;
int sensorValue15 = analogRead(A0) ;
flotteur v5 = sensorValue14 * (5.0 / 1023.0) ;
Delay(50) ;
sv5 int = analogRead(A1) ;
flotteur v25 = sv5 * (5.0 / 1023.0) ;
flotteur moyenne1 = (v1 + v2 + v3 + v4 + v5) / 5,0 ; / * ici la moyenne des cinq mesures est calculée pour capteur 1 * /
flotteur m2 = (v21 + v22 + v23 + v24 v25) / 5,0 ; / * ici la moyenne des cinq mesures est calculée pour capteur 2 * /
Delay(100) ;
Si (moyen1 > mean_new) {/ * dans la fi boucle la moyenne est testé pour moyenne1 > mean_new * /
mean_new = moyen1 ;
T1 = millis() ; / * Si la moyenne est la plus élevée jusqu'à maintenant l’heure est stockée dans t1 * /
Serial.println("time1") ;
Serial.println(T1) ;
}
Si (m2 > mn2) {/ * même que ci-dessus, mais pour capteur 2 * /
Mn2 = m2 ;
T2 = millis() ;
Serial.println("TIME2") ;
Serial.println(T2) ;
}
Si (t2 > t1) {/ * lorsque la vague de chaleur est importante les deux moyens sont multiplient dans le même temps, pour le t2 de crête doit être plus grande que les t1 /
DT = (t2/1000-t1/1000) ; / * dt est calculé * /
u = (0,1/dt) ; / * Vitesse d’écoulement est calculée * /
Serial.println(u) ; / * Vitesse d’écoulement est imprimée dans le moniteur série * /
Si (u < ONU + 0, 5) {/ * le temps d’adaptation pour la mesure est grand, cela boucle filtre les valeurs élevées de vous qui ne sont pas réel * /
Si (u < 100) {/ * ceci si déclaration filtre zaeza élevée dans le temps d’adaptation * /
ONU = u ; mesure = u ;
}
}
lcd.setCursor(0,1) ;
LCD.Print(Measurement) ; / * Vitesse d’écoulement est imprimée à l’écran * /
} }
